[发明专利]基于连续过滤方法的盐离子自截留海水淡化方法

说明书

本发明公开了一种基于连续过滤方法的盐离子自截留海水淡化方法，将氧化石墨烯薄膜在含盐水溶液中浸润至溶胀状态，正向加压过滤，利用膜压减小膜内盐溶解后形成的水合离子尺寸，截留溶液中盐溶解后形成的水合离子，收集汲取液，重复上述步骤，直至得到符合标准的汲取液。本发明方法在不大于5个大气压过滤压力下，较好实现海水脱盐，与传统超过50个大气反渗透海水淡化技术相比，大大减少了运行过程中能量损耗，不需要特殊高耐压材料，显著降低运行成本，大大降低传统反渗透过程中高压安全隐患，操作容易，运行条件简单，运行环境普适性强，适用于大规模海水、苦咸水淡化和工业高盐废水处理，且在化工、医药、电子行业用水处理方面具有较高潜力。

技术领域

本发明涉及海水淡化技术和水处理技术领域，特别是一种基于连续过滤方法的盐离子自截留海水淡化和水处理技术。

背景技术

因人为和自然原因所导致的淡水资源短缺问题一直严重的影响着社会的经济和可持续发展。解决淡水资源短缺问题最理想的途径之一就是海水淡化和劣质水处理技术，即对海水或者工业产生的高盐废水进行脱盐，生产淡水，增加淡水总量，以满足人类日益增长的生活和工农业需求。目前较为成熟的海水或者苦咸水淡化或高盐废水处理技术主要是反渗透法、蒸馏法和电渗析法等，其中反渗透法是目前应用最广泛的海水淡化和苦咸水膜处理技术。

但是现有的反渗透技术，在具有产出水质高、设备简单和自动化程度高等优点的同时，普遍存在着以下缺陷：

1.超高的压力需求伴随着较高的能量消耗，需要压力55bar～68bar，且高压工艺导致其对膜系统组件和运行设备材质要求较高；

2.超高材料服役强度的工作运行环境，带来了巨大的安全隐患，特别是随着运行时间增长而带来的材料老化和腐蚀等因素；

3.需要繁琐的预处理工艺流程，以维持其长期稳定运作；

4.膜的污染严重，定期的化学清洗需要一定的费用(WaterResearch,2014,66:122)。

不仅仅是反渗透技术，传统的海水淡化技术，如：多级闪蒸、多效蒸发和电渗析等，均不同程度的存在着高耗能、高成本和运行环境条件严苛等缺点，这些都转化为了高昂的运行成本，并在一定程度上消耗了部分不可再生资源，造成了环境污染。因此，进一步寻找低耗能、低成本、运行条件简单和绿色环保的海水淡化技术，变得尤为重要，这成为亟待了解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术中海水淡化和高盐废水处理过程中高耗能、高成本和运行条件苛刻等缺陷，提供一种基于连续过滤方法的盐离子自截留海水淡化方法，与传统超过50个大气压的反渗透海水淡化技术相比，可在不大于5个大气压的过滤压力下，较好的实现海水脱盐，不再需要特殊高耐压材料，大大减少了运行过程中能量的损耗。同时，显著降低运行成本，大大降低传统反渗透技术过程中的高压安全隐患，且该方法操作容易，运行条件简单，运行环境普适性强，适用于大规模海水、苦咸水淡化和工业高盐废水处理，且在化工、医药、电子等行业用水处理方面具有较高潜力。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于连续过滤方法的盐离子自截留海水淡化方法，步骤如下：

采用氧化石墨烯薄膜作为滤膜，所述氧化石墨烯薄膜具有复合材料的片层结构，将氧化石墨烯薄膜在含盐A的水溶液中浸润至溶胀状态，然后对氧化石墨烯薄膜进行正向加压过滤，利用所加压力挤压氧化石墨烯薄膜内的盐A溶解后形成的水合离子，使该水合离子发生变形，从而减小进入氧化石墨烯薄膜内的水合离子尺寸，降低膜内片层之间的距离，从而截留溶液中盐A溶解后形成的尺寸更大的水合离子，收集透过氧化石墨烯薄膜的汲取液；然后将汲取液作为进行下一次过滤处理过程的待处理盐溶液，重复上述步骤，进行连续过滤，直至得到符合标准的汲取液，从而完成含盐水溶液的脱盐过程。

优选地，在所述含盐A的水溶液中，阳离子浓度为0.015～0.6mol/L。